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【摘 要】 高速铁路在我国近些年发展迅速,由此出现的邻近高速铁路施工安全防护显得越来越重要,邻近高铁施工安全防护一方面为了保证高铁行车安全,另一方面要保证施工人员的安全。本文就转体桥临近既有高速铁路的风险源进行探讨,对其施工安全控制提出对策,以供参考。
【关键词】 转体桥;既有高速铁路;风险源分析;施工安全控制
引言:
目前,邻近高铁施工项目较少,邻近高铁的安全防护可以说刚刚开始在实际工程中应用,可以参考的工程实例较少,因此,邻近高铁施工安全防护研究具有前瞻性和实用性。
一、工程概述
新建沪昆客专杭长湖南段II标段长沙南西联络线特大桥和西北上行联络线特大桥分别在第37孔和第43孔处以转体斜拉桥的方式跨越武广客运专线。转体斜拉桥结构形式为32+80+112m槽形梁非对称独塔斜拉桥,采用塔、梁固结体系。邻近既有高铁施工必须确保武广既有运营线的安全,施工难度国内罕见。
二、风险源及风险诱因的分析研究
(一)、风险评估内容
在综合考虑了地形地质条件、勘测、设计有关资料后,将各种因素导致相应事故发生的概率及后果分别用1~5五个数值来表示,其中,概率等级“1” ~“5”分别代表“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”,后果等级“1” ~“5”分别代表“轻微的”、“较大的”、“严重的”、“很严重的”、“灾难性的”。
(二)、转体施工风险源分析
1、支架拆除
从安全合理的角度考虑,应该是逐步压重、逐步张拉斜拉索交替增加达到预定目标的渐进过程。受工期制约,尤其是南西线受高压线影响,希望缩短从张拉到转体完成的时间。
2、结构受力
最大悬臂状态下由球铰单独支撑时是控制结构受力的工况,对此在转体前可进行全面检查,消除转体过程中可能存在的隐患,确保结构受力安全。所以,结构受力方面对转体施工过程不会增加额外的施工风险。
3、结构平衡
结构从梁体落架开始就有了平衡稳定问题,要求梁体悬臂前端保留支撑,以确保临转前的漫长的等待时间里绝对安全,以便把精力集中于后面更紧张的时段,避免长期高度紧张产生人员过劳,实际上也是增加工程可靠度的举措。
4、转体上墩
充分做好准备工作,确保主桥能够平稳安全上墩,转体上墩完成悬臂端梁体支撑,即在梁体的两端用千斤顶支撑,使千斤顶处于与梁体紧密接触而又基本不受力的状态,进入稳定安全状态。
三、边坡土方开挖安全防护
(一)、总防护原则
边坡开挖和桩基础施工是在多级安全防护网防护的前提下再采取其它的防护措施工进行防护。
(二)、武广线边坡开挖实施
根据现场实际情况拟采取分段分层台阶式开挖方案。采用挖掘机配自卸汽车从远离武广客运专线的开挖边由高至低一层一层往下开挖,每层开挖深度控制在2~3m。
(三)、夜间施工的安全防护措施
夜间土方开挖施工时首先保证夜间照明,每天晚上开挖前要对当晚预估的开挖范围进行交底计算,根据计算的范围提前将开挖线范围用彩灯全部围挡起来(彩灯的设置必须符合既有武广信号要求,不得给动车司机产生误导),起到对夜间施工机械和人员警示作用,夜间防护人员必须手持“红、黄、白”三中色光手电筒,并在开挖范围前方、左右侧安装4KM探照灯六盏,保证现场光线清晰度。
四、桩基础施工防护
(一)、桩基础施工原则
(1)施工顺序由远及近,即先施工远离武广线侧桩基,再施工临近武广线桩基
(2)临近武广线接触网15米范围内的桩基均利用天窗时间桩基施工。
(二)、施工机械的选择
从安全角度考虑,为减小临近武广客运专线施工风险,靠近武广客运专线的桩基采用气举式反循环凿岩钻机,远离武广客运专线一侧的桩基采用三一重工SR360旋挖钻机施工,对客运专线路基影响较小。
(三)、桩基施工防护
桩基施工时采用气举式反循环钻机施工,同时保证桩机倾覆范围不得侵入武广线内,远离武广侧桩基施工完时在已浇筑完成的桩基内预埋地锚钢筋,以便施工靠近武广侧桩基时利用地锚钢筋将钻机固定,保证不向武广侧倾覆。
(四)、吊车和钢筋笼的防护
桩基成孔后钢筋笼吊装时方案防护:
(1)为防止吊车吊装时发生吊杆折断翻到武广线上,首要选择大吨位吊车,远离武广侧站位。
(2)场地基础要求牢实,稳定性验算系数大于1.5。
(3)钢筋笼分短节吊装一般9米一节,钢筋笼顶设置2根缆绳,防止钢丝绳或其它部位脱落,发生钢筋笼倾倒。
五、主塔施工的安全防护技术研究
(一)、防护重点
模板的吊装施工、钢筋运输、混凝土的灌注施工、塔柱爬模安拆是施工中安全控制的重点。
(二)、施工机械选择及防护
1、施工机械选择
为保证塔吊在施工过程中旋转半径不侵入武广客运专线范围,特采用短臂塔吊,本工程拟采用TC5013型塔吊,塔吊的站位选择在远离武广侧的承台上。
2、机械设备防护措施:
(1)塔吊每天使用前要对每颗螺栓连接进行检查。
(2)按照塔吊自由体极限并考虑现场实际情况进行塔柱附着,按照每13米加密进行附着,保证塔吊的稳定性。施工电梯每9m安装一道附着连接。
(3)承台施工时提前将塔吊基础预埋件预埋准确。
(4)下塔柱部分设置爬梯,工业电梯自塔梁固结处进行设置,和塔柱连接牢固,每天运行对各个构建进行安全检查。
(5)塔吊起吊安全稳定性必须大于1.5。
(6)塔吊施工操作时要有专人指挥,严格按照《起重机械操作规程》进行操作。
(三)、塔防护措施
(1)塔柱第一、二段进行的钢筋绑扎、混凝土施工采用整体辅助钢管支架挂设钢丝密目安全网进行安全防护,辅助架利用塔柱已浇筑混凝土及预埋钢筋或劲性骨架临时固定。
(2)塔柱第一、二段施工完毕后对拼装好的液压爬模各层平台外侧全部采用密目钢丝网封闭防护,液压爬模提升前,其上部先进行的钢筋绑扎采用角钢焊接骨架并挂设密目钢丝网进行安全防护。
(3)塔柱模板安拆,各种施工用料的垂直运输,均在远离武广线一侧操作,机械设备作业时,一机一人防护。
(四)、防倾保险措施
防倾保险体系是转体施工方法中的重要保证措施,根据设计构造的特点,转体过程中,转体的全部重量由球铰承担,但转体结构受外界条件或施工的影响容易出现倾斜。因此,设置内环保险撑腿和用于调整倾斜的千斤頂。
(五)、平转牵引索及助推系统保证措施
1、所有助推设备全面检查。
2、动力系统在转体前一天要安装到位并进行全面调试。
(六)、体系变换稳定安全措施
1、支架拆除
从安全合理的角度考虑,应该是逐步压重、逐步张拉斜拉索交替增加达到预定目标的渐进过程。第一次张拉50%转体前目标索力,接着上配重,以确保支架安全,然后张拉100%转体前目标索力。在落架前必须先测一次全部索力和梁体位移,察看有无异常情况。
2、转体稳定上墩
针对非对称独塔斜拉桥不平称力矩复杂的特点,通过理论配重、称重试验后多次配重使得槽形两端力矩平衡,在此情况下进行试转,确定撑脚与四氟滑板之间合理间隙及梁端变形的重要技术参数,确保桥梁转体平稳、顺利上墩。
结束语
总而言之,主桥结构施工期间的对线路安全,列车运营安全,自身安全监控、防护及其重要。针对临近运营高铁路、桥、隧的复杂环境条件,首次对临近高铁建构筑物的施工建立了集多级安全防护控制网、全方面安全防护监控体系于一体的高铁营业线施工“防火墙”,确保了京广高铁不受任何外部施工环境的影响,保证了高铁运营安全。
【关键词】 转体桥;既有高速铁路;风险源分析;施工安全控制
引言:
目前,邻近高铁施工项目较少,邻近高铁的安全防护可以说刚刚开始在实际工程中应用,可以参考的工程实例较少,因此,邻近高铁施工安全防护研究具有前瞻性和实用性。
一、工程概述
新建沪昆客专杭长湖南段II标段长沙南西联络线特大桥和西北上行联络线特大桥分别在第37孔和第43孔处以转体斜拉桥的方式跨越武广客运专线。转体斜拉桥结构形式为32+80+112m槽形梁非对称独塔斜拉桥,采用塔、梁固结体系。邻近既有高铁施工必须确保武广既有运营线的安全,施工难度国内罕见。
二、风险源及风险诱因的分析研究
(一)、风险评估内容
在综合考虑了地形地质条件、勘测、设计有关资料后,将各种因素导致相应事故发生的概率及后果分别用1~5五个数值来表示,其中,概率等级“1” ~“5”分别代表“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”,后果等级“1” ~“5”分别代表“轻微的”、“较大的”、“严重的”、“很严重的”、“灾难性的”。
(二)、转体施工风险源分析
1、支架拆除
从安全合理的角度考虑,应该是逐步压重、逐步张拉斜拉索交替增加达到预定目标的渐进过程。受工期制约,尤其是南西线受高压线影响,希望缩短从张拉到转体完成的时间。
2、结构受力
最大悬臂状态下由球铰单独支撑时是控制结构受力的工况,对此在转体前可进行全面检查,消除转体过程中可能存在的隐患,确保结构受力安全。所以,结构受力方面对转体施工过程不会增加额外的施工风险。
3、结构平衡
结构从梁体落架开始就有了平衡稳定问题,要求梁体悬臂前端保留支撑,以确保临转前的漫长的等待时间里绝对安全,以便把精力集中于后面更紧张的时段,避免长期高度紧张产生人员过劳,实际上也是增加工程可靠度的举措。
4、转体上墩
充分做好准备工作,确保主桥能够平稳安全上墩,转体上墩完成悬臂端梁体支撑,即在梁体的两端用千斤顶支撑,使千斤顶处于与梁体紧密接触而又基本不受力的状态,进入稳定安全状态。
三、边坡土方开挖安全防护
(一)、总防护原则
边坡开挖和桩基础施工是在多级安全防护网防护的前提下再采取其它的防护措施工进行防护。
(二)、武广线边坡开挖实施
根据现场实际情况拟采取分段分层台阶式开挖方案。采用挖掘机配自卸汽车从远离武广客运专线的开挖边由高至低一层一层往下开挖,每层开挖深度控制在2~3m。
(三)、夜间施工的安全防护措施
夜间土方开挖施工时首先保证夜间照明,每天晚上开挖前要对当晚预估的开挖范围进行交底计算,根据计算的范围提前将开挖线范围用彩灯全部围挡起来(彩灯的设置必须符合既有武广信号要求,不得给动车司机产生误导),起到对夜间施工机械和人员警示作用,夜间防护人员必须手持“红、黄、白”三中色光手电筒,并在开挖范围前方、左右侧安装4KM探照灯六盏,保证现场光线清晰度。
四、桩基础施工防护
(一)、桩基础施工原则
(1)施工顺序由远及近,即先施工远离武广线侧桩基,再施工临近武广线桩基
(2)临近武广线接触网15米范围内的桩基均利用天窗时间桩基施工。
(二)、施工机械的选择
从安全角度考虑,为减小临近武广客运专线施工风险,靠近武广客运专线的桩基采用气举式反循环凿岩钻机,远离武广客运专线一侧的桩基采用三一重工SR360旋挖钻机施工,对客运专线路基影响较小。
(三)、桩基施工防护
桩基施工时采用气举式反循环钻机施工,同时保证桩机倾覆范围不得侵入武广线内,远离武广侧桩基施工完时在已浇筑完成的桩基内预埋地锚钢筋,以便施工靠近武广侧桩基时利用地锚钢筋将钻机固定,保证不向武广侧倾覆。
(四)、吊车和钢筋笼的防护
桩基成孔后钢筋笼吊装时方案防护:
(1)为防止吊车吊装时发生吊杆折断翻到武广线上,首要选择大吨位吊车,远离武广侧站位。
(2)场地基础要求牢实,稳定性验算系数大于1.5。
(3)钢筋笼分短节吊装一般9米一节,钢筋笼顶设置2根缆绳,防止钢丝绳或其它部位脱落,发生钢筋笼倾倒。
五、主塔施工的安全防护技术研究
(一)、防护重点
模板的吊装施工、钢筋运输、混凝土的灌注施工、塔柱爬模安拆是施工中安全控制的重点。
(二)、施工机械选择及防护
1、施工机械选择
为保证塔吊在施工过程中旋转半径不侵入武广客运专线范围,特采用短臂塔吊,本工程拟采用TC5013型塔吊,塔吊的站位选择在远离武广侧的承台上。
2、机械设备防护措施:
(1)塔吊每天使用前要对每颗螺栓连接进行检查。
(2)按照塔吊自由体极限并考虑现场实际情况进行塔柱附着,按照每13米加密进行附着,保证塔吊的稳定性。施工电梯每9m安装一道附着连接。
(3)承台施工时提前将塔吊基础预埋件预埋准确。
(4)下塔柱部分设置爬梯,工业电梯自塔梁固结处进行设置,和塔柱连接牢固,每天运行对各个构建进行安全检查。
(5)塔吊起吊安全稳定性必须大于1.5。
(6)塔吊施工操作时要有专人指挥,严格按照《起重机械操作规程》进行操作。
(三)、塔防护措施
(1)塔柱第一、二段进行的钢筋绑扎、混凝土施工采用整体辅助钢管支架挂设钢丝密目安全网进行安全防护,辅助架利用塔柱已浇筑混凝土及预埋钢筋或劲性骨架临时固定。
(2)塔柱第一、二段施工完毕后对拼装好的液压爬模各层平台外侧全部采用密目钢丝网封闭防护,液压爬模提升前,其上部先进行的钢筋绑扎采用角钢焊接骨架并挂设密目钢丝网进行安全防护。
(3)塔柱模板安拆,各种施工用料的垂直运输,均在远离武广线一侧操作,机械设备作业时,一机一人防护。
(四)、防倾保险措施
防倾保险体系是转体施工方法中的重要保证措施,根据设计构造的特点,转体过程中,转体的全部重量由球铰承担,但转体结构受外界条件或施工的影响容易出现倾斜。因此,设置内环保险撑腿和用于调整倾斜的千斤頂。
(五)、平转牵引索及助推系统保证措施
1、所有助推设备全面检查。
2、动力系统在转体前一天要安装到位并进行全面调试。
(六)、体系变换稳定安全措施
1、支架拆除
从安全合理的角度考虑,应该是逐步压重、逐步张拉斜拉索交替增加达到预定目标的渐进过程。第一次张拉50%转体前目标索力,接着上配重,以确保支架安全,然后张拉100%转体前目标索力。在落架前必须先测一次全部索力和梁体位移,察看有无异常情况。
2、转体稳定上墩
针对非对称独塔斜拉桥不平称力矩复杂的特点,通过理论配重、称重试验后多次配重使得槽形两端力矩平衡,在此情况下进行试转,确定撑脚与四氟滑板之间合理间隙及梁端变形的重要技术参数,确保桥梁转体平稳、顺利上墩。
结束语
总而言之,主桥结构施工期间的对线路安全,列车运营安全,自身安全监控、防护及其重要。针对临近运营高铁路、桥、隧的复杂环境条件,首次对临近高铁建构筑物的施工建立了集多级安全防护控制网、全方面安全防护监控体系于一体的高铁营业线施工“防火墙”,确保了京广高铁不受任何外部施工环境的影响,保证了高铁运营安全。